maquinas hidraul.

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Disciplina: CCE0249 - MÁQUINAS 
HIDRÁULICAS 
Professor: Édison Pedroso Kolton 
EMENTA 
• Energia Hidráulica. Máquinas Hidráulicas. Bombas 
Hidráulicas. Turbinas Hidráulicas. 
OBJETIVO GERAL 
•A disciplina tem como objetivos gerais: 
Apresentar os diferentes tipos de máquinas 
hidráulicas, os seus princípios de funcionamento e 
os seus domínios de aplicação. 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
A disciplina tem como objetivos específicos: 
 
• Conhecer os princípios de funcionamento e 
transformações de energia que ocorrem nas 
Máquinas Hidráulicas. 
• Dimensionar tubulações e selecionar bombas 
hidráulicas e motores para sistemas de 
bombeamento de líquidos. 
• Dimensionar e selecionar turbinas hidráulicas. 
CONTEÚDOS 
Unidade 1: Energia Hidráulica 
• 1.1 Equação da continuidade. 
• 1.2 Forças exercidas e energia cedida por 
líquido em escoamento permanente. Teorema 
de Bernoulii. 
• 1.3 Perda de Carga. 
Unidade 2: Máquinas Hidraulicas 
 
• 2.1 Classificação geral. Elementos Construtivos 
principais. 
• 2.2 Triângulos de velocidades. 
• 2.3 Equação fundamental dasd MH. 
• 2.4 Semelhança hidráulica. 
Unidade 3: Bombas Hidráulicas 
• 3.1 Classificação. 
• 3.2 Alturas de elevação. 
• 3.3 Velocidades, diâmetros e perdas de carga 
nas tubulações. 
• 3.4 Potências e rendimentos. 
• 3.5 Cavitação/NPSH 
• 3.6 Seleção de bombas hidráulicas 
• 3.7 Instalação e operação de BH 
Unidade 4: Turbinas Hidraulicas 
• 4.1 Classificação/principais tipos 
• 4.2 Componentes principais 
• 4.3 Queda hidráulica 
• 4.4 Potências e rendimentos 
• 4.5 Seleção de turbinas hidráulicas 
• 4.6 Cavitação em TH 
• 4.7 Regulação de velocidade. 
O processo de avaliação oficial será composto de três etapas, Avaliação 1 (AV1), 
Avaliação 2 (AV2) e Avaliação 3(AV3). 
 
 
A AV1 contemplará o conteúdo da disciplina até a sua realização. 
 
As AV2 e AV3 abrangerão todo o conteúdo da disciplina. 
 
Para aprovação na disciplina o aluno deverá: 
1. Atingir resultado igual ou superior a 6,0, calculado a partir da média aritmética 
entre os graus das avaliações, sendo consideradas apenas as duas maiores notas 
obtidas dentre as três etapas de avaliação (AV1, AV2 e AV3). 
2. A média aritmética obtida será o grau final do aluno na disciplina; 
2. Obter grau igual ou superior a 4,0 em, pelo menos, duas das três avaliações; 
3. Freqüentar, no mínimo, 75% das aulas ministradas. 
BIBLIOGRAFIA BÁSICA 
1- MACINTURE, A. J. Bombas e instalações de bombeamento. Rio de Janeiro: Editora 
Guanabara II, 1990. 
2- MACINTURE, A. J. Máquinas Motrizes Hidráulicas. Rio de Janeiro: Editora Guanabara II, 
1990. 
3- MENDES, J. F. Apontamentos Teóricos de Máquinas Hidráulicas. Coimbra: ISEC, 2000. 
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR 
1- SILVA, N.F. Bombas Alternativas Industriais – Teoria e Prática. 1ª Ed. RJ: INTERCIÊNCIA, 
2007. 
2- De Souza, Z., Fuchs, R.D. e Santos, A.H.M, , "Centrais Hidro e Termoelétricas", São 
Paulo: Edgard Blucher, 
1983 
3- Bran, R. e De Souza, Z., , "Máquinas Térmicas e De Fluxo", Escola Federal de Itajubá, 
1973. 
4- Mataix, C., , "Máquinas de Los Fluidos y Máquinas Hidráulicas", Harper e Row, 1977 
Macintyre, J.A., , "Bombas e Instalações de Bombeamento", Rio De Janeiro: Guanabara 
Dois, 1981. 
6- Melo, C.A., , "Projeto de Sistemas com Máquinas de Fluxo, UFU, Relatório Técnico, 
1997. 
7- Melo, C., "Desenvolvimento de um Modelo Global para as Curvas de Potência e de 
Rendimentos da Turbina 
09 da Itaipu Binacional, UFU, Relatório Técnico, 1997. 
Unidades de Medida 
 
• Antes de iniciar o estudo de qualquer disciplina técnica, é importante 
entender alguns conceitos básicos e fundamentais. Percebe-se que muitos 
alunos acabam não avançando nos estudos, e por isso não aprendem direito 
a disciplina em estudo, por não terem contato com estes conceitos. Nesta 
primeira aula serão estudadas as unidades e a importância do Sistema 
Internacional de Unidades (SI). 
 
• No nosso dia-a-dia expressamos quantidades ou grandezas em termos de 
outras unidades que nos servem de padrão. Um bom exemplo é quando 
vamos à padaria e compramos 2 litros de leite ou 400g de queijo. Na Física é 
de extrema importância a utilização correta das unidades de medida. 
 
• Existe mais de uma unidade para a mesma grandeza, por exemplo, 1metro é 
o mesmo que 100 centímetros ou 0,001 quilômetro. Em alguns países é mais 
comum a utilização de graus Fahrenheit (°F) ao invés de graus Celsius (°C) 
como no Brasil. Isso porque, como não existia um padrão para as unidades, 
cada pesquisador ou profissional utilizava o padrão que considerava melhor. 
Sistema Internacional de Unidades 
 
•Como diferentes pesquisadores utilizavam unidades de medida 
diferentes, existia um grande problema nas comunicações 
internacionais. 
 
• Como poderia haver um acordo quando não se falava a mesma 
língua? Para resolver este problema, a Conferência Geral de Pesos e 
Medidas (CGPM) criou o Sistema Internacional de Unidades (SI). 
 
• O Sistema Internacional de Unidades (SI) é um conjunto de 
definições, ou sistema de unidades, que tem como objetivo 
uniformizar as medições. Na 14ª CGPM foi acordado que no 
Sistema Internacional teríamos apenas uma unidade para cada 
grandeza. No Sistema Internacional de Unidades (SI) existem sete 
unidades básicas que podem ser utilizadas para derivar todas as 
outras. 
 
Unidades Derivadas do (SI) 
 
• As unidades derivadas do SI são definidas de forma que sejam coerentes 
com as unidades básicas e suplementares, ou seja, são definidas por 
expressões algébricas sob a forma de produtos de potências das unidades 
básicas do SI e/ou suplementares, com um fator numérico igual a 1. 
 
• Várias unidades derivadas no SI são expressas diretamente a partir das 
unidades básicas e suplementares, enquanto que outras recebem uma 
denominação especial (Nome) e um símbolo particular. 
 
• Se uma dada unidade derivada no SI puder ser expressa de várias formas 
equivalentes utilizando, quer nomes de unidades básicas/suplementares, 
quer nomes especiais de outras unidades derivadas SI, admite-se o emprego 
preferencial de certas combinações ou de certos nomes especiais, com a 
finalidade de facilitar a distinção entre grandezas que tenham as mesmas 
dimensões. Por exemplo, o 'hertz' é preferível em lugar do 'segundo elevado 
á potência menos um'; para o momento de uma força, o 'newton.metro' tem 
preferência sobre o joule. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fluxo laminar é o tipo de fluxo onde existe um mínimo de agitação das várias camadas do 
fluido. É também chamado de um escoamento laminar ou um escoamento que está num 
regime laminar. 
As diferentes secções do fluido se deslocam em planos paralelos, ou em círculos concêntricos 
coaxiais (quando num tubo cilíndrico), sem se misturar. Um fluxo laminar é definido como um 
fluxo em que o vector velocidade é aproximadamente constante em cada ponto do fluido. Num 
fluxo laminar as linhas de corrente não se cruzam, tal como descrito pela figura. 
 
No regime laminar o fluido se move em camadas sem que haja mistura de camadas e variação 
de velocidade. As partículas movem-se de forma ordenada, mantendo sempre a mesma posição 
relativa. 
É o regime de escoamento que segue linhas de fluxo, pode ser definido como aquele no qual o 
fluido se move em camadas ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo 
somente troca de quantidade de movimento molecular (calor). 
Um regime laminar é até visivelmente sereno, as partículas componentes do fluido descrevem 
trajetóriasinvariáveis e repetitivas. Este tipo de regime somente se estabelece em velocidades 
relativamente baixas. Um bom exemplo desse tipo de escoamento é a água escoando de uma 
torneira, formando um "fio" contínuo e sem turbulência alguma. 
Em mecânica dos fluidos, designa-se por escoamento turbulento, fluxo turbulento ou 
simplesmente turbulência o escoamento de um fluido em que as partículas se misturam de 
forma não linear, isto é, de forma caótica com turbulência e redemoinhos, em oposição ao 
fluxo laminar. 
Este tipo de fluxo é ruidoso. No âmbito da hidráulica é definido como um fluxo no regime 
turbulento. 
As distribuições de pressão, densidade, velocidade (etc.) apresentam uma componente 
aleatória de grande variabilidade (no espaço e/ou no tempo). 
O problema da turbulência é um dos fenómenos ainda por serem resolvidos na física moderna, 
sendo que falta uma boa teoria que dê coerência e previsibilidade a uma série de descrições 
estatísticas e fenomenológicas. 
Um fluxo sob regime turbulento pode dar-se em variadas situações, tanto em superfícies livre 
como em escoamentos confinados, sendo esta habitual em situações de elevado caudal. O 
parâmetro mais utilizado para a verificação da existência deste regime é o número de 
Reynolds. Usualmente, caso o valor deste seja superior a 2500, o regime é considerado 
turbulento. Contudo, este limite pode variar dependendo das situações e dos autores. 
Turbulência causada pela asa de um avião 
Pa.s ; Kg/m.s 
Kg/m3 
A corda média aerodinâmica, em aerodinâmica, é a linha que une o bordo de ataque ao bordo 
de fuga de um aerofólio (como a asa de uma aeronave). É definida como sendo o comprimento 
de uma corda (o conceito geométrico) que se multiplicado pela área da asa, pela pressão 
dinâmica e pelo coeficiente de momento em torno do centro aerodinâmico desta mesma asa, 
tem como resultado o valor do momento aerodinâmico em torno do centro aerodinâmico de 
uma aeronave, como um avião.1 
Linha reta imaginária entre o bordo de ataque e o bordo de fuga de um aerofólio . 
. 
 
Massa específica H20= 1000 kg/m3 
Viscosidade dinâmica= 1,003 Ns/m2 
 
 
Re = ρ . V. D /μ 
s 
s V3=Qv3/A3 
Equação de energia entre pontos 
Peso espec.=N/m3 
ESTUDAR EM CASA 
Altura manométrica de uma bomba é a carga total de elevação que a bomba 
trabalha. É dada pela expressão 
H = hs + hfs + hr + hfr + (vr
2/2g) 
onde: 
H = altura manométrica total; 
hs= altura estática de sucção; 
hfs= perda de carga na sucção (inclusive NPSHr); 
hr = altura estática de recalque; 
hfr = perda de carga na linha do recalque; 
vr
2/2g = parcela de energia cinética no recalque (normalmente desprezível em virtude das 
aproximações feitas no cálculo da potência dos conjuntos elevatórios (Figura VI.8 
 
ϒ=ρ . g